BEC czyli kozioł1

Wytwarzanie atomów super-zimnych, bedących jednym obiektem kwantowym (falą) wymaga trzech etapów:

  1. Pułapkowania atomów w pułapce magnetycznej.

    Atomy posiadają własny moment obrotowy (spin) i z tego powodu mogą być uważane za małe bączki.
    Pułapka magnetyczna, to specyficzna konfiguracja pola - dość płytka studnia potencjału, w której atomy zostają uwięzione, jak bączek w centrum płaskiego talerza.

    Pułapkowany meksykański bączek

    Pułapkowanie cząstek obojętnych elektrycznie ("płytka" pułapka magnetyczna).

  2. Chłodzenia spułapkowanych atomów za pomocą fotonów.

    Fotony niosą pęd, w zderzeniach z atomami (procesach absorpcji) mogą ten pęd wymieniać. "Masa" fotonów (określona przez ich pęd) jest mała w stosunku do masy atomu - w ten sposób w każdym zderzeniu atomy zmieniają swój pęd o mały ułamek - jak rubinowa kulka w morzu fotonów2.

    3. melasa

    Chłodzenie, np. "rubinowego" atomu Rb w "melasie" fotonow (tu kulek polistyrenu).

  3. Chłodzenia przez parowanie.

    Samo chłodzenia laserowe pozwala na osiągnięcie temperatur rzędu mK, nieco za dużo dla uzyskania kondensacji. Brakujący skok temperatury uzyskuje się przez wymuszone odparowanie atomów najcieplejszych (za pomocą częstości radiowej, wywołującej przejścia między podpoziomami magnetycznymi, rozdzielonymi przez efekt Zeemana).
    Zadziwiające jest, jak wymuszanie parowania (nawet przez gorący strumień z suszarki) obniża temperaturę.

    Chłodzenie bez parowania Chłodzenie z parowaniem Chłodzenie wymuszone
    (ciepłym powietrzem)

    Porównanie tempa stygnięcia

1W dialekcie regionalnym w Trentino, we Włoszech, przypuszczalnie od bock, po niemiecku.

2Dodatkowym wymogiem jest, że atomy absorbują fotony tylko, jeśli zderzają się z nimi frontalnie - częstotliwość lasera jest odstrojona w kierunku dłuższych fal niż dokładna częstotliwość absorpcji atomu.